Kapat

Plazma Sprey Ve Kullanım Alanları

 

Plazma Sprey Ve Kullanım Alanları


1. GİRİŞ
Maddenin katı, sıvı ve gaz hâlinden başka çok yüksek sıcaklıklarda karşılaşılan, plazma olarak
adlandırılan dördüncü bir hâli daha vardır. Yüksek sıcaklığa ısıtılan gazlar önce atomlarına ayrılır, sonra
da atomdan dış yörünge elektronlarının kopması ile pozitif yüklü iyon oluşur[2]. Doğal olarak görünen
plazma çok seyrek olarak ortaya çıkmasına rağmen kuzey yarım kürede geceleri gökyüzünde ortaya çıkan
ışıklarla etkilerini görmek mümkün olmaktadır. Plazma floreson lambası tüpleriyle de üretilmektedir.
Uzayda ise formasyonunu tamamlayabileceği bir ortam mevcuttur, bu yüzden tüm evren plazma fazında
olabilir. Örneğin güneş tamamen plazmadan meydana gelmiştir. Sürekli tüm gezegenlerin etrafını saran
dalgalar yayar. Yıldızların içindeki madde de plazma fazındadır.

Örneğin, azot molekülü ısıtılırsa önce azot atomu, sonra da azot iyonu oluşur. Olayın denklemi;

N2(g) =2N(g) = 2N(g)+ + 2e– şeklindedir.

Burada molekül, atom, iyon ve elektron bulunan bir karışım meydana gelir. Elektrikçe nötr olan bu
karışım plazmadır. Plazma yüksek sıcaklıkta oluşabildiği gibi, yüksek basınç altında da oluşabilir. Yüksek
basınçta atomların elektron kabukları çöker. Serbest elektronlar ve çekirdekten oluşan plazma meydana
gelir. Laboratuar şartlarında bu basınca ulaşılamaz, ancak Jüpiter gibi büyük gezegenlerde bu mümkün
olabilir. Yüksek sıcaklık ve basınçtaki plazmanın yanında, kibrit alevi, flüoresan lâmbadaki ışıldama gibi
düşük sıcaklık ve basınç şartlarında da plazma ile karşılaşılır. Gazlardaki iyonlaşma nispeti sıcaklıkla
artar. Bir kaç on bin derece gibi bir sıcaklıktan sonra yalnız pozitif yüklü iyonlar ve elektronlar karışımı
elde edilir.

 

 2. GAZIN İYONLAŞMA ORANINA GÖRE İKİ ÇEŞİT PLAZMA VARDIR
2.1. Tam Veya Yarı Tam İyonlaşmış Plazmalar
Döteryum ve trityum gibi hafif çekirdeklerin helyum çekirdekleri vermek üzere kaynaştıkları,
termonükleer sıcaklıkta karşılaşılan bu tür plazmalarda sıcaklık bir kaç milyon derecedir. Yıldızlar ve
güneş bu plazmaya örnektir.

2.2. Kısmi İyonlaşmış Plazmalar
İyonlaşma oranı ancak %50’yi ara sıra aşan plazmalardır. Sıcaklık 2000°C ile 10000°C arasındadır.
Kısmî iyonlaşmış plazmalar sanayide kullanılır. Gazlar yalıtkan olmalarına rağmen plazma iletkendir. Bu
da sanayi için çok önemlidir.

 


3. PLAZMANIN HAPSEDİLMESİ
Plazma milyon santigrad mertebesinde sıcaklıkta bulunan ve bu sıcaklıkta serbest halde elektrik yüklerine
sahip bir maddedir. Termonükleer füzyon çalışmalarının gerçekleşebilmesi için plazmanın ve açığa çıkan
enerjinin kontrol altına alınması gerekmektedir. Bu sebeple hem plazmanın hapsedilmesi işlemini
gerçekleştirecek hem de açığa çıkan enerjinin kontrollü olarak santrallerde değerlendirilmesini amaçlayan
sistemlere ihtiyaç duyulur. Bu aşamada sadece plazmanın hapsedilmesi için uygun nitelikteki sistemler
düşünülmelidir. Plazmanın hapsedilmesi için iki farklı yöntem kullanılmaktadır. Bu sistemler açık
sistemler ve kapalı sistemler olarak adlandırılır.

 Kapalı sistemlerde plazmayı hapsetmek için kullanılan magnetik alan hapsetme bölgesi içinde kalır. Açık
sistemlerde ise magnetik alan plazmanın hapsedildiği bölge dışında kalır. Açık sistemler kendi içlerinde
uygulanma tekniklerine göre ikiye ayrılırlar. Pinch ve magnetik ayna olmak üzere. İkisi arasındaki temel
fark plazmanın akışkan olarak incelendiği durum ve tek parçacık bakışı altında incelendiği durumdur.
Yukarıda bahsedildiği gibi çarpışma frekansı eğer küçük ise bu durumdaki plazma ile
magnetohidrodinamik bakışı altında plazma incelenir. Eğer çarpışma büyükse bu durumda da plazma
fiziği ile tek parçacık hareketi çerçevesinde plazma fiziği bakışı altında plazma incelenir.

Akışkan yaklaşımında plazmanın hapsedilmesi için pinch adı verilen sistemler kullanılır. Bu sistemlerde
amaç magnetik basınç ile parçacık basıncının dengelenerek plazmanın hapsedilmesi amaçlanır.

 

Magnetik Ayna 1952’li yıllarda yüksek sıcaklıktaki plazmayı hapsetmek amacı ile tasarlanan bir
magnetik araçtır. Magnetik ayna şekil 2’ de gösterildiği gibi sabit bir eksene paralel olarak yönlendirilmiş
magnetik alan çizgileri, magnetik aynanın sonları olarak adlandırılan bölgelerde şiddeti artırılarak şişe
şekilli bir geometriye sahiptir.

4. PLAZMANIN KULLANIM ALANLARI
4.1. Plazma Yüzey Tekniği
Plazma tekniği yüzey değiştirmede çeşitli olanaklar sunmaktadır. Kirlenmiş yapı maddelerinin
temizliğinde, plastik parçaların plazmayla aktifleştirilmesinde, silizium ve plastik parçaları
kullanılmaktadır. Bu nedenle plazma tekniği malzeme birleştirmede yada hedeflenmiş malzemenin yüzey
özelliğini değiştirme gibi değişik alanlarda uygulanır.

4.2. Yüzey Temizleme
Yüzey bölge iyon bombardımanı ile fiziksel, gazın çeşidine göre kimyasal reaksiyonla temizlenir. Yüzey
tabakadan çıkan kirli maddeler gaz devresine geçip yok olur.

Uygulamalar:

.
Yağ, oxid ve silikon sökmede

.
Aderans-, lehim yada yapıştırma öncesi kullanılır

.
Metal parçaları cilalamadan önce

 

4.3. Plastik Aktivleştirme
Örneğin, plastik bir yüzeye oksijen plazma yöntemi uygulanmaktadır.Uygulama bittikten sonra belirli
noktalar oluşur. Bu noktalar, yapıştırma işleminde önemli rol oynamaktadır.

 

 

Uygulamalar:

.
Plastik parçaları yapıştırmadan önce
.
Plastik parçalara cila işlemi uygulanmadan önce
.
Baskı yapmadan önce


4.4. Yüzey Yakma
Yüzey tabakaya, yakma işlemi uygulanırken tabakaya tepki gösteren bir gaz iletilir. Bu işlemden sonra
kullanılan malzemede gözle görülen aşınmalar, maddenin gaz devresine girdiği ve kaybolduğu gözlenir.
Bu işlemden sonra yüzey tabaka büyütülür ve suyu daha iyi emici hale getirilir.

Uygulamalar:

.
Örneğin silizium şekillendirilmede
.
Sert ve yüksek ısıya dayanıklı olan plastik maddelerde yapıştırma yöntemi olarak
kullanılmaktadır.

 

4.5. Plazma Sprey Kaplama Yöntemi
Plazma sprey yöntemiyle gerçekleştirilen seramik kaplamalar birçok metalden daha iyi aşınma ve
erozyon direncine sahiptirler ve dizel motorları da dahil erozyon ve aşınma dirençli uygulamalarda yaygın
olarak kullanılırlar. Bununla beraber, alevle spreydeki kadar olmasa da, poroziteler nedeniyle plazma
spreyle oluşturulan kaplamalar korozyon için yetersiz kalabilmektedir. Toz formunda ve belirli tane
boyutlarında üretilen tüm malzemeler bu işlemde başarıyla kullanılabilmektedir.

 

4.6. Plazma Kesimi
Plazma, gazın iyonize olmuş halidir. Plazma kesimi işleminde, azot gazı önce helezonlu musluktan belirli
bir basınç altında geçirilir. Sonra elektrik akımının bulunduğu çok küçük bir delikten püskürtülerek gazın
iyonize olması sağlanır. Elektrik sayesinde, gaz atomlarındaki elektronlar yüksek hızda hareketlilik
kazanarak kesim işlemi yapılır.

 

4.7. Plazma Destekli Yüzey Sertleştirme
Plazma nitrürasyonu işlemi azot-hidrojen gaz karışımında vakum ortamında gerçekleştirilir. Yüksek
gerilim altında iyonize olan gaz iletken hale gelir. Pozitif yüklü gaz iyonları katodik (negatif kutba
bağlanan) iş parçası tarafından çekilirler. İyonların iş parçası yüzeyini bombardıman etmesiyle nitrürleme
işlemi gerçekleşir. Azot difüzyonuyla, iş parçası yüzeyinde, metalografik incelemede kolayca ayırt
edilebilen iki tabaka oluşur. Yüzeydeki azotça zengin tabaka Fe4N ve Fe2-3N gibi demir-azot
bileşiklerinden oluşur. Sadece birkaç mikron kalınlığında olan bileşik tabaka, dağlamadan etkilenmeyip,
metalografik incelemede beyaz göründüğü için “beyaz tabaka” olarak da anılır. Bileşik tabaka, oldukça
kalın olan “difüzyon tabakası” tarafından desteklenir. Bu tabakada azot, eriyik olarak veya bazı özel
nitrürler halinde bulunur. Yapılmış olan pek çok çalışmaya rağmen plazma nitrürlenmiş çeliklerin aşınma
mekanizması tam olarak anlaşılmış değildir. Örneğin, plazma nitrürlenmiş martenzitik paslanmaz çeliğin
aşınma davranışlarının incelendiği bir çalışmada, benzer sıcaklıklarda daha kısa süre işlem gören
numunelerin daha yüksek aşınma direncine sahip olduğu görülmüştür

4.8. Plazmanın Televizyonda Kullanımı
Plazma televizyondaki, bir plazma hücresi elektronlarından ayrılmış seyrek gazın birer parçasıdır. Bu
parçaya elektrik gelince yani televizyona bir işaret (sinyal) gelince, elektrik morötesi (uv) ışınları üretir ,

 

 

Plazma Sprey Ve Kullanım Alanları

harekete geçirir ve fosfor gazı ortaya çıkar. Fosfor gazı televizyonun camına yansır ve bu televizyon
ekranından ışık yayılmasına sebep olur. Televizyon ekranında bu fosfordan binlercesi vardır ve bunlar
gruplar halinde ekranda belli bir imgeyi, görüntüyü oluştururlar. Plazma ekranının en büyük faydası,
normal televizyonlar gibi bir görüntü için baştan sona ekranın taramasına gerek yoktur. Daha sabit bir
görüntü için tüm ekran bir kez aydınlatılır. Plazma televizyonu, normal televizyonlardan daha parlak,
aydınlık ve net bir görüntüye sahiptirler.

5. SONUÇ
Plazma sonuç itibariyle en basitinden bir flüoresan lambasındaki kullanımı ve her gün izlemiş olduğumuz
televizyona kadar tüm gizemiyle günlük hayatımıza girmiştir. Ayrıca plazma ile yapılan yüzey işlemleri
tamamen çevre dostudur. İlk yatırım maliyetinin yüksek olmasına karşın, işlem maliyeti çok düşüktür.
İşlem süresi kısadır.Yüzey işlemi uygulanan malzemenin aşınma ve korozyon direnci çok yüksektir. İş
parçasında çarpılmalar da düşüktür. İşlem sonrası oluşan iç yapının kontrolü mümkündür.Yüzey
sertleştirme işlemi istenmeyen yerleri maskeleme kolaylığı vardır. Normal yüzey sertleştirme işlemlerine
göre daha düşük sıcaklıklarda işlem yapılabilmektedir. Ve günümüzde plazma yöntemleri otomotiv,
kalıpçılık, makine imalatı, metal şekillendirme, plastik işleme, döküm, madencilik, gemi makineleri gibi
çok geniş bir yelpazede kullanılmaktadır. Bu nedenle plazmanın insan hayatını kolaylaştırma yolunda
yüksek derecede faydalar sağlamaktadır.

6. KAYNAKLAR
1. Fabbri Bilim Ve Teknik Ansiklopedisi syf 2292 ,cilt8 , Kültür bakanlığı
2. http:\\www.kimyaokulu.com/merak%20ediyorsaniz/html/ maddenin%20plazma%20hali.htm
3. http://www.enc.hu/1enciklopedia/fogalmi/fiz_makro/plazma.jpg
4. http://science.ankara.edu.tr/~tureci/hapsetme.htm
5. http://science.ankara.edu.tr/~tureci/hapsetme.htm
6. http://www.plasma.de/tr/plazma_teknigi/plasmatechnik.html
7. http://www.plasma.de/tr/plazma_teknigi/oberflaechenreinigung.html
8. http://www.plasma.de/tr/plazma_teknigi/kunststoffaktivierung.html
9. http://www.plasma.de/tr/plazma_teknigi/oberflaechenaetzung.html
10. Çelik. A., Alsaran. A., Mehmet Karakan. M., Plazma ile Termal Yüzey İşlemleri
11. http://www.tuyapteknoloji.com.tr/azot/metalurjide_azot_kullanimi.htm
12. http://www.makinamuhendisi.com/modules.php?name=News&file=article&sid=73
13. http://www.dilimiz.com/forum/viewtopic.php?p=1125#1125
14. http://www.tuyapteknoloji.com.tr/azot/metalurjide_azot_kullanimi.htm

KAYNAK:teknolojikarastirmalar.com

Döküman Arama

Başlık :